6.2.1化学反应的速率 导学案 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应的速率与限度 第一课时 化学反应的速率 导学案 【学习目标】 1.通过阅读思考，联系化工生产、生活实际，了解化学反应的快慢的含义及化学反应的快慢对生活、生产的关系。 2.通过归纳小结，理解和掌握化学反应速率的概念及表示方法，并能运用表达式进行反应速率的简单计算及大小比较。 3.通过实验探究，能从微观角度理解外界条件（浓度、压强等）对化学反应速率的影响，学会“变量控制”的科学方法，增强证据推理意识，培养学生科学探究的能力。 【学习重点】化学反应速率的概念及影响化学反应速率的因素 【学习难点】应用控制变量法理解影响化学反应速率的因素 【课前预习】 1.化学反应需要加热，该反应是否是吸热反应？放热反应一定容易发生，吸热反应一定不易发生吗？ 【答案要点】①都不一定；原因是化学反应放热还是吸热取决于反应物和生成物具有总能量的相对大小，与反应是否加热无关。②不一定。反应放热和吸热与反应条件无关，有些放热反应必须加热才能发生，如木炭的燃烧；而有些吸热反应在常温下就能发生，如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。 【正式授课】 1. 化学反应速率 1.定义：化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行的快慢的物理量。 2.表示方法：通常用单位时间内反应物的浓度减少或生成物浓度的增加来表示。(均取正值) 3.计算公式：v(A)＝ 4.单位： mol/L·s 或 mol/L·min 【课堂练习】 1．在某一化学反应中，生成物B的浓度在5s内从0.5 mol/L变成2.0 mol/L，在这5s内B的化学反应速率为_______。 2．一个5L的容器中，盛入8.0 moL某气体反应物，5 min后，测得这种气体反应物还剩余6.8moL，这种反应物的化学反应速率为___________。 3.反应4NH3+5O2 =4NO+6H2O 在5L的密闭容器中进行，30秒后，NO的物质的量增加了0.3mol，此反应的平均反应速率为多少？分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)表示，并计算它们之间的比值，你能得出什么结论？ v(NO)=0.002 mol/(L·s)；v(O2)=0.0025 mol/(L·s)；v(NH3)=0.002 mol/(L·s) v(NO):v(O2):v(NH3)= 4:5:4；对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。 [特别提醒]： （1）由于化学反应中反应物浓度的减少量和生成物浓度的增加量均为正值，反应速率也均为正值。 （1） 化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率 （2） 固体或纯液体的浓度视为常数，Δc=0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。 （3） 在同一化学反应里，用不同的物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的物质。 （4）对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。如对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 【课堂练习】 4．反应4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，经2 min，B的浓度减少0.6 mol/L。对此反应速率的表示正确的是(　　) A．用A表示的反应速率是0.4 mol·(L·min)－1 B．分别用B、C、D表示的反应速率其比值是3∶2∶1 C．此2 min内的反应速率，用B表示是0.6 mol·(L·min)－1 D．在这2 min内用B和C表示的反应速率的值是相等的 【答案】B 【解析】A.A为纯固体，固体的浓度视为定值，故A错误；B.反应速率之比等于化学计量数之比，分别用B、C、D表示的反应速率其比值为3∶2∶1，故B正确；C.2 min内用B表示的反应速率是v(B)＝＝＝0.3 mol·L－1·min－1，故C错误；D.由C项可知v(B)＝0.3 mol·L－1·min－1，反应速率之比等于化学计量数之比，则v(C)＝v(B)＝0.2 mol·L－1·min－1，两者数值不相等，故D错误；故选B。 5.化学反应速率的计算及大小比较 已知反应A(g)＋3B(g)2C(g)，在不同条件下，分别用A、B、C三种物质表示的速率为： ①v(A)＝0.3 mol/(L·s)；②v(B)＝0.6 mol/(L·s)；③v(C)＝0.4 mol/(L·min)，则通过所学知识比较此反应在上述条件下进行的快慢程度。 温馨提醒：用不同物质比较化学反应速率快慢时，要转化为同种物质表示的反应速率，然后再进行比较。 ☆【思考与总结】 (1)化学反应速率的计算方法： ①归一法：利用公式v＝＝计算。若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。 ②比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若＞，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 【课堂练习】 4.反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为：①v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1 ②v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1③v(C)＝0.015 mol·L－1·min－1 ④v(D)＝0.45 mol·L－1·min－1 则此反应在不同条件下进行最快的是（ ） A．②③　　 　B．①③　　 　C．②④　　　 D．② 【答案】D 【解析】化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为①v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1；②中v(A)＝3v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1×3＝1.35 mol·L－1·min－1；③中v(A)＝v(C)＝×0.015 mol·L－1·min－1＝0.022 5 mol·L－1·min－1；④中v(A)＝v(D)＝×0.45 mol·L－1·min－1＝0.675 mol·L－1·min－1，所以在不同条件下，进行最快的是②，D项正确。 ③*三段式法： （1）写出有关反应的化学方程式。 （2）找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。 （3）根据已知条件计算。 例5：在一定条件下，向2 L密闭容器中充入2 mol N2和4 mol H2发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，10 min时测定生成NH3 1 mol，则用N2、H2、NH3表示的平均反应速率分别为多少？ N2(g)　＋　3H2(g)　　2NH3(g) 起始 2 mol 4 mol 0 转化 0.5 mol 1.5 mol 1 mol 平衡 1.5 mol 2.5 mol 1 mol 在“三段式”中，转化的部分是按照化学计量系数进行反应的 【知识扩展】 反应的转化率(α)：指已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的物质的量之比 二．外界条件对化学反应速率的影响 实验探究：结合教材P43-44页“探究”内容，完成实验，观察现象，填写表格内容： （1）探究温度对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 ①产生气泡速率最慢 ②产生气泡速率较快 ③产生气泡速率最快 实验结论 其他条件不变时，温度升高，化学反应速率加快 (2)催化剂对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 ①有少量气泡出现 ②能产生大量气泡 实验结论 FeCl3可以使H2O2分解的速率加快 (3)浓度对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 装有1mol/L盐酸的试管中产生气泡快 实验结论 增大反应物浓度能使反应速率加快 (4)探究固体反应物表面积对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 加碳酸钙粉末的试管内产生气泡较快，加块状碳酸钙的试管内产生气泡较慢 实验结论 其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率越快 【课堂练习】 6．为了说明影响化学反应速率的因素，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验，你认为结论不正确的是(　　) A．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉分别与相同浓度的盐酸反应时，大理石粉的反应快 B．将相同大小、相同形状的镁条和铝条分别与相同浓度的盐酸反应时，二者的化学反应速率相等 C．将相同浓度、相同体积的浓硝酸分别放在暗处和强光处，会发现光照可以加快浓硝酸的分解 D．室温下，向两支试管中分别加入相同浓度、相同体积的双氧水，再向其中一支试管中加入少量二氧化锰粉末，二者产生氧气的快慢不同 【答案】B 【解析】A.其他条件相同，只有CaCO3固体表面积不同，反应速率不同，说明在相同条件下，固体表面积越大，反应速率越快，A结论正确；B.Mg、Al两种不同的金属与同浓度的盐酸反应，两种反应速率不同，说明金属活动性不同，反应速率不同，即参加反应的物质本身的性质影响化学反应速率，B结论错误；C.同一浓度的浓硝酸在光照时分解速率大于在暗处的分解速率，说明光照可以加快浓硝酸的分解速率，C结论正确；D.相同浓度、相同体积的双氧水中加入少量二氧化锰粉末产生氧气的速率大于未加入少量二氧化锰粉末的速率，二氧化锰是双氧水分解的催化剂，可加快反应速率，D结论正确；故选B。 （5）压强对反应速率的影响： 观察教材P45页图6-16，思考压强对化学反应速率影响(对于有气体参与的化学反应)规律是什么？ 其它条件不变时，压缩气体体积，气体的压强增大，反应物的浓度增大，化学反应速率增大。反之，减小压强，反应物浓度减小，化学反应速率减小。 特别提醒： ①恒温时：缩小容器体积→容器压强增大→反应物浓度增大→反应速率加快。 ②恒温恒容时： · 充入气体反应物压强增大浓度增大反应速率加快。 · 充入惰性气体总压强增大，但各气体物质的浓度不变，反应速率不变。 ③恒温恒压时：充入惰性气体压强不变体积增大各气体物质的浓度减小反应速率减慢。 压强的对化学反应速率的影响，实质是改变压强要改变反应物的浓度。即压强改变，若反应物浓度改变，则化学反应速率改变，反之，若压强改变，反应物浓度不变，则反应速率不变。 【课堂练习】 7．在密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g)===2CO(g)，下列说法不正确的是(　　) A．将炭块磨成粉末可以加快反应速率 B．升高温度可以加快反应速率 C．增加炭的质量可以加快反应速率 D．容器体积不变时，向其中充入N2，反应速率不变 【答案】C 【解析】A.将炭块磨成粉末，增大接触面积，可以加快反应速率，故A正确；B.升高温度，可以加快反应速率，故B正确；C.炭是固体，增加炭的质量，对浓度没有影响，所以不能加快反应速率，故C错误；D.容器体积不变时，向其中充入N2，氮气不参加反应，反应物的浓度保持不变，所以反应速率不变，故D正确。 【知识小结】 影响因素 一般规律 内因 反应物自身的性质(主要因素) 反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快； 反应物的化学性质越不活泼，化学反应速率越慢 外因 催化剂 一般情况下，使用合适的催化剂能极大地加快反应速率 温度 升高温度，化学反应速率加快； 降低温度，化学反应速率减慢 反应物的浓度 增大反应物的浓度，化学反应速率加快； 减小反应物的浓度，化学反应速率减慢 气体反应物的压强 增大气体反应物的压强，化学反应速率加快； 减小气体反应物的压强，化学反应速率减慢 固体反应物的表面积 增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快 其他 构成原电池、光波、电磁波、超声波、溶剂等，也能影响化学反应的速率 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应的速率与限度 第一课时 化学反应的速率 导学案 【学习目标】 1.通过阅读思考，联系化工生产、生活实际，了解化学反应的快慢的含义及化学反应的快慢对生活、生产的关系。 2.通过归纳小结，掌握化学反应速率的概念及表示方法，并能运用表达式进行反应速率的简单计算及大小比较。 3.通过实验探究，能从微观角度理解外界条件对化学反应速率的影响。 【学习重点】化学反应速率的概念及影响化学反应速率的因素 【学习难点】应用控制变量法理解影响化学反应速率的因素 【正式授课】 1. 化学反应速率 1.定义：化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行的快慢的物理量。 2.表示方法：通常用单位时间内 或 来表示。(均取正值) 3.计算公式： 4.单位： 【课堂练习】 例1．某一化学反应，生成物B的浓度在5s内从0.5 mol/L变成2.0 mol/L，在这5s内B的化学反应速率为_______。 例2．一个5L的容器中，盛入8.0 moL某气体反应物，5 min后，测得这种气体反应物还剩余6.8moL，这种反应物的化学反应速率为___________。 例3.反应4NH3+5O2 =4NO+6H2O 在5L的密闭容器中进行，30秒后，NO的物质的量增加了0.3mol，此反应的平均反应速率为多少？分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)表示，并计算它们之间的比值，你能得出什么结论？ [特别提醒]： （1）由于化学反应中反应物浓度的减少量和生成物浓度的增加量均为正值，反应速率也均为正值。 （1） 化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。 （2） 固体或纯液体的浓度视为常数，Δc=0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。 （3） 同一化学反应，用不同的物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体物质。 （4）对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。如对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 【课堂练习】 例4．反应4A(s)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，经2 min，B的浓度减少0.6 mol/L。对此反应速率的表示正确的是 A．用A表示的反应速率是0.4 mol·(L·min)－1 B．分别用B、C、D表示的反应速率其比值是3∶2∶1 C．此2 min内的反应速率，用B表示是0.6 mol·(L·min)－1 D．这2 min内用B和C表示的反应速率的值相等 5.化学反应速率的计算及大小比较 已知反应A(g)＋3B(g)2C(g)，在不同条件下，分别用A、B、C三种物质表示的速率为： ①v(A)＝0.3 mol/(L·s)；②v(B)＝0.6 mol/(L·s)；③v(C)＝0.4 mol/(L·min)，则通过所学知识比较此反应在上述条件下进行的快慢程度。 温馨提醒：用不同物质比较化学反应速率快慢时，要转化为同种物质表示的反应速率，然后再进行比较。 ☆【思考与总结】 (1)化学反应速率的计算方法： ①归一法：利用公式v＝＝计算。若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。 ②比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若＞，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 【课堂练习】 例5.反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为：①v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1 ②v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1③v(C)＝0.015 mol·L－1·min－1 ④v(D)＝0.45 mol·L－1·min－1 则此反应在不同条件下进行最快的是（ ） A．②③　　B．①③　　 C．②④　　 D．② ③*三段式法： （1）写出有关反应的化学方程式。 （2）找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。 （3）根据已知条件计算。 例6：在一定条件下，向2 L密闭容器中充入2 mol N2和4 mol H2发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，10 min时测定生成NH3 1 mol，则用N2、H2、NH3表示的平均反应速率分别为多少？ N2(g)　＋　3H2(g)　　2NH3(g) 起始 2 mol 4 mol 0 转化 0.5 mol 1.5 mol 1 mol 平衡 1.5 mol 2.5 mol 1 mol 在“三段式”中，转化的部分是按照化学计量系数进行反应的 【知识扩展】 反应的转化率(α)：指已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的物质的量之比 二．外界条件对化学反应速率的影响 实验探究：结合教材P43-44页“探究”内容，完成实验，观察现象，填写表格内容： （1）探究温度对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 ①产生气泡速率 ②产生气泡速率 ③产生气泡速率 实验结论 其他条件不变时，温度 ，化学反应速率 (2)催化剂对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 ①有 量气泡出现 ②能产生 量气泡 实验结论 FeCl3可以使H2O2分解的速率 (3)浓度对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 装有 盐酸的试管中产生气泡快 实验结论 反应物浓度能使反应速率加快 (4)探究固体反应物表面积对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 加碳酸钙粉末的试管内产生气泡 ，加块状碳酸钙的试管内产生气泡 实验结论 其他条件相同时，固体反应物表面积越 ，反应速率越 【课堂练习】 例7．为了说明影响化学反应速率的因素，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验，你认为结论不正确 A．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉分别与相同浓度的盐酸反应时，大理石粉的反应快 B．将相同大小、相同形状的镁条和铝条分别与相同浓度的盐酸反应时，二者的化学反应速率相等 C．将相同浓度、相同体积的浓硝酸分别放在暗处和强光处，会发现光照可以加快浓硝酸的分解 D．室温下，两支试管中分别加入相同浓度、相同体积的双氧水，再向其中一支试管中加入少量二氧化锰粉末，二者产生氧气的快慢不同 （5）压强对反应速率的影响：（观察教材P45页图6-16 ） 其它条件不变时，压缩气体体积，气体的压强 ，反应物的浓度 ，化学反应速率 。 反之，减小压强，反应物浓度 ，化学反应速率 。 [特别提醒]： ①恒温时：缩小容器体积→容器压强增大→反应物浓度增大→反应速率加快。 ②恒温恒容时： · 充入气体反应物压强增大浓度增大反应速率加快。 · 充入惰性气体总压强增大，但各气体物质的浓度不变，反应速率不变。 ③恒温恒压时：充入惰性气体压强不变体积增大各气体物质的浓度减小反应速率减慢。 压强的对化学反应速率的影响，实质是改变压强要改变反应物的浓度。即压强改变，若反应物浓度改变，则化学反应速率改变，反之，若压强改变，反应物浓度不变，则反应速率不变。 【课堂练习】例8．在密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g)===2CO(g)，下列说法不正确的是(　　) A．将炭块磨成粉末可以加快反应速率 B．升高温度可以加快反应速率 C．增加炭的质量可以加快反应速率 D．容器体积不变时，向其中充入N2，反应速率不变 【知识小结】 影响因素 一般规律 内因 反应物自身的性质 (主要因素) 反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快； 反应物的化学性质越不活泼，化学反应速率越慢 外因 催化剂 一般情况下，使用合适的催化剂能极大地加快反应速率 温度 升高温度，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢 反应物的浓度 增大反应物的浓度，化学反应速率加快；减小反应物的浓度，化学反应速率减慢 气体反应物的压强 增大气体反应物的压强，化学反应速率加快；减小气体反应物的压强，化学反应速率减慢 固体反应物的表面积 增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快 其他 构成原电池、光波、电磁波、超声波、溶剂等，也能影响化学反应的速率 2 学科网（北京）股份有限公司 $$